KR102017314B1 - Semiconductor memory device and method of driving the same - Google Patents
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Abstract
적층 구조를 가지는 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 복수의 반도체 칩이 적층된 반도체 메모리 장치에 있어서, 외부 장치에 전기적으로 접속되어 제1 데이터를 입출력하기 위한 제1 패드 그룹과, 외부 장치에 전기적으로 접속되어 제2 데이터를 입출력하기 위한 제2 패드 그룹을 구비하는 제1 반도체 칩; 및 제1 반도체 칩에 전기적으로 접속되고 제1 및 제2 데이터를 인터페이스하기 위한 적어도 하나의 칩관통비아가 수직으로 관통된 제2 반도체 칩을 포함하며, 제2 반도체 칩은, 제1 데이터를 저장 및 제공하기 위한 적어도 하나의 제1 및 제2 뱅크를 구비하는 제1 뱅크 그룹; 제2 데이터를 저장 및 제공하기 위한 적어도 하나의 제3 및 제4 뱅크를 구비하는 제2 뱅크 그룹; 및 데이터 폭 옵션 신호, 어드레스 신호, 뱅크 어드레스 신호에 응답하여 제1 내지 제4 뱅크 중 어느 하나와 칩관통비아를 전기적으로 접속하기 위한 데이터 경로 선택부를 포함하는 반도체 메모리 장치가 제공된다.A semiconductor memory device having a stacked structure, comprising: a semiconductor memory device in which a plurality of semiconductor chips are stacked, comprising: a first pad group electrically connected to an external device to input and output first data, and electrically connected to the external device; A first semiconductor chip having a second pad group for inputting and outputting second data; And a second semiconductor chip electrically connected to the first semiconductor chip and vertically penetrated with at least one chip through via for interfacing the first and second data, wherein the second semiconductor chip stores the first data. And a first bank group having at least one first and second bank for providing; A second bank group having at least one third and fourth banks for storing and providing second data; And a data path selector for electrically connecting the chip through via to any one of the first to fourth banks in response to the data width option signal, the address signal, and the bank address signal.
Description
본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층 구조를 가지는 반도체 메모리 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor design technology, and more particularly, to a semiconductor memory device having a laminated structure and a driving method thereof.
일반적으로, 패키징 기술은 소형화에 대한 요구 및 실장 신뢰성을 만족시키기 위해 지속적으로 발전되어 왔다. 최근에 들어서는 전기/전자 제품의 소형화와 더불어 고성능화가 요구됨에 따라 적층(stack) 패키지에 대한 다양한 기술들이 개발되고 있다.In general, packaging technology has been continually evolved to meet the demand for miniaturization and mounting reliability. Recently, as the miniaturization of electric / electronic products and high performance are required, various technologies for stack packages have been developed.
반도체 산업에서 말하는 "적층"이란 적어도 2개 이상의 반도체 칩 또는 패키지를 수직으로 쌓아 올리는 것으로서, 이러한 적층 패키지에 의하면, 예컨대 디램(DRAM : Dynamic Random Access Memory)와 같은 반도체 메모리 장치의 경우는 반도체 집적 공정에서 구현 가능한 메모리 용량보다 2배 이상의 메모리 용량을 갖는 제품을 구현할 수 있다. 또한, 적층 패키지는 메모리 용량 증대는 물론 실장 밀도 및 실장 면적 사용의 효율성 측면에서 이점을 갖기 때문에 적층 패키지에 대한 연구 및 개발이 가속화되고 있는 실정이다.In the semiconductor industry, "stacking" refers to stacking at least two or more semiconductor chips or packages vertically. According to the stacked package, for example, in the case of a semiconductor memory device such as DRAM (DRAM), a semiconductor integration process It is possible to implement products with more than twice the memory capacity that can be implemented in. In addition, since the stack package has advantages in terms of increasing memory capacity and efficiency of mounting density and footprint area, research and development of the stack package is accelerated.
적층 패키지는 크게 개별 반도체 칩들을 스택한 후 한번에 스택된 반도체 칩들을 패키징해주는 방법과, 패키징된 개별 반도체 칩들을 적층하는 방법으로 제조할 수 있으며, 적층 패키지의 개별 반도체 칩들은 금속 와이어 또는 칩관통비아 등을 통하여 전기적으로 연결된다. 특히, 칩관통비아를 이용한 적층 패키지는 반도체 칩 내에 칩관통비아를 형성해서 칩관통비아에 의해 수직으로 반도체 칩들 간에 물리적 및 전기적 연결이 이루어지도록 한 구조이다.Stacked packages can be manufactured by stacking individual semiconductor chips, and then stacking stacked semiconductor chips at once, and stacking the packaged individual semiconductor chips. The individual semiconductor chips of the stacked package are made of metal wires or through-chips. Electrically connected through the back. In particular, a stack package using chip through vias is a structure in which chip through vias are formed in a semiconductor chip so that physical and electrical connections are made between semiconductor chips vertically by the chip through vias.
한편, 적층 패키지에 포함된 반도체 칩들 중에서 외부 장치와 접속되어 각종 신호, 전원 그리고 데이터를 주고받는 반도체 칩을 마스터 칩이라고 하며 그 마스터 칩의 제어에 따라 데이터를 저장 및 제공하는 반도체 칩을 슬레이브 칩이라고 한다. 특히, 슬레이브 칩은 면적을 최소화하기 위하여 코어 영역만을 포함하도록 한 기술이 개발되고 있다.Meanwhile, a semiconductor chip connected to an external device to exchange various signals, power, and data among the semiconductor chips included in the stack package is called a master chip, and a semiconductor chip that stores and provides data under the control of the master chip is called a slave chip. do. In particular, in order to minimize the area of the slave chip, a technology has been developed to include only the core area.
도 1에는 슬레이브 칩의 내부 구성도가 도시되어 있다.1 shows an internal configuration diagram of a slave chip.
도 1을 참조하면, 슬레이브 칩은 데이터를 저장 및 제공하기 위한 복수의 뱅크(BANK0 ~ BANK7)와, 복수의 뱅크(BANK0 ~ BANK7)와 마스터 칩(도면에 미도시) 사이에서 데이터를 입출력하기 위한 복수의 제1 및 제2 글로벌 입출력 라인(GIO1, GIO2)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a slave chip is configured to input and output data between a plurality of banks BANK0 to BANK7 for storing and providing data, and a plurality of banks BANK0 to BANK7 and a master chip (not shown). It includes a plurality of first and second global input and output lines (GIO1, GIO2).
여기서, 복수의 뱅크(BANK0 ~ BANK7)는 각각 제1 및 제2 데이터 패드 그룹(UDQ, LDQ)에 대응하여 구분되며, 일부의 뱅크들(BANK0, BANK1, BANK4, BANK5)은 복수의 제1 글로벌 입출력 라인(GIO1)을 공유하고 일부의 뱅크들(BANK2, BANK3, BANK6, BANK7)은 복수의 제2 글로벌 입출력 라인(GIO2)을 공유한다.Here, the plurality of banks BANK0 to BANK7 are divided corresponding to the first and second data pad groups UDQ and LDQ, respectively, and some of the banks BANK0, BANK1, BANK4, and BANK5 are divided into a plurality of first globals. The input / output line GIO1 is shared and some banks BANK2, BANK3, BANK6, and BANK7 share a plurality of second global input / output lines GIO2.
예컨대, 슬레이브 칩의 용량(density)이 1G Bit이고 8개의 뱅크가 구비된다면, 뱅크당 128M Bit의 용량 - 하프 뱅크당 제1 및 제2 데이터 패드 그룹(UDQ, LDQ)에 대응하여 64M Bit의 용량을 가짐 - 을 가지므로, 뱅크당 128M Bit에 대응하는 메모리 셀이 구비되고 메모리 셀에 대응하여 128개의 글로벌 입출력 라인(GIO1, GIO2)이 구비된다.For example, if the slave chip has a capacity of 1 G Bit and 8 banks are provided, a capacity of 128 M Bits per bank-64 M Bits corresponding to the first and second data pad groups UDQ and LDQ per half bank Since the memory cell corresponds to 128M bits per bank, 128 global input / output lines GIO1 and GIO2 are provided to correspond to the memory cells.
한편, 종래에는 도 1에 도시된 슬레이브 칩의 면적을 줄이기 위하여 글로벌 입출력 라인의 개수를 줄인 기술이 개시되었다.Meanwhile, in the related art, a technique of reducing the number of global input / output lines in order to reduce the area of the slave chip illustrated in FIG. 1 has been disclosed.
도 2에는 면적이 최소화된 슬레이브 칩의 내부 구성도가 도시되어 있다.2 illustrates an internal configuration of a slave chip with a minimized area.
도 2를 참조하면, 면적이 최소화된 슬레이브 칩은 도 1에 비하여 제1 및 제2 데이터 패드 그룹(UDQ, LDQ)에 각각 대응하는 하프 뱅크들끼리 구분되어 있음을 알 수 있다. 예컨대, 제1 데이터 패드 그룹(UDQ)에 대응하는 제1 내지 제8 하프 뱅크(BANK0 ~ BANK7)가 하나의 뱅크 그룹을 이루며, 제2 데이터 패드 그룹(LDQ)에 대응하는 제1 내지 제8 하프 뱅크(BANK0' ~ BANK7')가 다른 하나의 뱅크 그룹을 이루고 있다. 이와 같이 구성되면, 뱅크 그룹(BANK0 ~ BANK7)(BANK0' ~ BANK7')에 대응하여 각각 64개의 글로벌 입출력 라인(GIO11, GIO12)이 구비될 수 있으므로, 도 1에 도시된 슬레이브 칩에 비하여 글로벌 입출력 라인의 절반에 해당하는 면적만큼 세이브되는 이점이 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that a slave chip having a minimized area is divided into half banks corresponding to the first and second data pad groups UDQ and LDQ, respectively. For example, the first to eighth half banks BANK0 to BANK7 corresponding to the first data pad group UDQ form one bank group, and the first to eighth half corresponding to the second data pad group LDQ. The banks BANK0 'through BANK7' form another bank group. In this configuration, 64 global input / output lines GIO11 and GIO12 may be provided in correspondence with the bank groups BANK0 to BANK7 and BANK0 'to BANK7', respectively. The advantage is that you save as much as half the line.
한편, 도면에는 미도시되어 있지만, 총 128개의 글로벌 입출력 라인(GIO11, GIO12)에 대응하여 128개의 칩관통비아 - 예컨대, 관통 실리콘 비아(Through Silicon Via : TSV)를 말함 - 가 구비된다. 칩관통비아는 슬레이브 칩을 수직으로 관통하여 구비되며, 슬레이브 칩과 함께 적층 구조를 이루는 마스터 칩과 전기적으로 접속되어 마스터 칩과 글로벌 입출력 라인(GIO11, GIO12) 간에 데이터를 인터페이스하기 위한 매개체이다.On the other hand, although not shown in the drawing, 128 chip through vias (for example, through silicon vias (TSVs)) are provided corresponding to a total of 128 global input / output lines GIO11 and GIO12. The chip through via vertically penetrates the slave chip, and is electrically connected to the master chip forming a stacked structure together with the slave chip, and is a medium for interfacing data between the master chip and the global input / output lines GIO11 and GIO12.
그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 슬레이브 칩은 면적을 감소하는데 한계가 있고, 아울러 뱅크 그룹(BANK0 ~ BANK7)(BANK0' ~ BANK7')당 글로벌 입출력 라인(GIO11)(GIO12)을 공유하는 구조를 가기 때문에 글로벌 입출력 라인(GIO11, GIO12)의 라인 로딩이 커지는 문제점이 있다.However, the slave chip having the above configuration has a limitation in reducing the area, and also has a structure in which the global input / output lines GIO11 and GIO12 are shared per bank group BANK0 to BANK7 and BANK0 'to BANK7'. Therefore, there is a problem in that the line loading of the global input / output lines GIO11 and GIO12 is increased.
본 발명은 칩관통비아의 개수를 줄여 면적이 최소화된 반도체 메모리 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a reduced area by reducing the number of chip through vias and a driving method thereof.
또한, 본 발명의 다른 목적은 칩관통비아의 개수를 줄여 면적이 최소화되면서도 글로벌 입출력 라인의 라인 로딩이 최소화된 반도체 메모리 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device and a method of driving the same, which reduces the number of chip through vias and minimizes line loading of global input / output lines.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은, 제1 및 제2 반도체 칩이 적층된 반도체 메모리 장치에 있어서, 외부 장치에 전기적으로 접속되어 제1 데이터를 입출력하기 위한 제1 패드 그룹과, 상기 외부 장치에 전기적으로 접속되어 제2 데이터를 입출력하기 위한 제2 패드 그룹을 구비하는 상기 제1 반도체 칩; 및 상기 제1 반도체 칩에 전기적으로 접속되고 상기 제1 및 제2 데이터를 인터페이스하기 위한 적어도 하나의 칩관통비아가 수직으로 관통된 상기 제2 반도체 칩을 포함하며, 상기 제2 반도체 칩은, 상기 제1 데이터를 저장 및 제공하기 위한 적어도 하나의 제1 및 제2 뱅크를 구비하는 제1 뱅크 그룹; 상기 제1 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제1 입출력 라인; 상기 제2 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제2 입출력 라인; 상기 제2 데이터를 저장 및 제공하기 위한 적어도 하나의 제3 및 제4 뱅크를 구비하는 제2 뱅크 그룹; 상기 제3 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제3 입출력 라인; 상기 제4 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제4 입출력 라인; 및 뱅크 어드레스 신호에 응답하여 상기 제1 및 제3 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제2 및 제4 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하거나 또는 상기 제2 및 제4 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제1 및 제3 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하고, 데이터 폭 옵션 신호와 어드레스 신호에 응답하여 상기 제1 및 제3 입출력 라인 중 어느 하나와 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제1 및 제3 입출력 라인 중 나머지와 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하거나 또는 상기 제2 및 제4 입출력 라인 중 어느 하나와 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제2 및 제4 입출력 라인 중 나머지와 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하기 위한 데이터 경로 선택부를 포함를 포함할 수 있다According to an aspect of the present invention, the present invention provides a semiconductor memory device in which first and second semiconductor chips are stacked, comprising: a first pad group electrically connected to an external device to input and output first data, and the external device; The first semiconductor chip electrically connected to the device and having a second pad group for inputting and outputting second data; And the second semiconductor chip electrically connected to the first semiconductor chip and vertically penetrating at least one chip through via for interfacing the first and second data, wherein the second semiconductor chip comprises: A first bank group having at least one first and second bank for storing and providing first data; A first input / output line connected between the first bank and the chip through via; A second input / output line connected between the second bank and the chip through via; A second bank group having at least one third and fourth banks for storing and providing the second data; A third input / output line connected between the third bank and the chip through via; A fourth input / output line connected between the fourth bank and the chip through via; And electrically connecting the first and third input and output lines and the chip through via in response to a bank address signal, and electrically separating the second and fourth input and output lines and the chip through via. Electrically connecting an input / output line and the chip through via, electrically separating the first and third input / output lines from the chip through via, and in response to a data width option signal and an address signal. Electrically connects any one of the chip through vias and electrically separates the other of the first and third input / output lines from the chip through via, or connects any of the second and fourth input / output lines with the chip through via. A data path selector for electrically connecting and electrically separating the remaining of the second and fourth input / output lines from the chip through via. It may include
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 상기 데이터 폭 옵션 신호에 따라 특정 데이터 폭 옵션 모드 - 상기 제1 및 제2 패드 그룹 중 어느 하나만을 통해 데이터가 입출력됨 - 에 진입하는 단계; 상기 뱅크 어드레스 신호에 따라 상기 제1 및 제3 뱅크와 상기 칩관통비아가 전기적으로 접속되고 상기 제2 및 제4 뱅크와 상기 칩관통비아가 전기적으로 분리되고, 상기 어드레스 신호에 따라 상기 제1 및 제3 뱅크 중 어느 하나와 상기 칩관통비아가 전기적으로 접속되고 상기 제1 및 제3 뱅크 중 나머지와 상기 칩관통비아가 전기적으로 분리되는 단계; 및 상기 제1 및 제3 뱅크 중 어느 하나와 상기 칩관통비아 간에 데이터가 전송되는 단계를 포함를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the present invention includes the steps of entering a specific data width option mode in which data is input and output through only one of the first and second pad groups; The first and third banks and the chip through via are electrically connected to each other according to the bank address signal, and the second and fourth banks and the chip through via are electrically separated from each other. Electrically connecting one of a third banks to the chip through vias and electrically separating the other of the first and third banks from the chip through vias; And transmitting data between any one of the first and third banks and the chip through via.
적층된 다른 반도체 칩과의 전기적인 연결을 위한 칩관통비아의 개수를 줄일 수 있어 면적이 최소화되면서도 공정 시간 및 공정 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.Since the number of chip through vias for electrical connection with other stacked semiconductor chips can be reduced, the area can be minimized and the process time and cost can be saved.
또한, 뱅크 그룹당 공유되는 글로벌 입출력 라인을 활성화된 뱅크에 대응하여 선택적으로 접속시킴으로써 글로벌 입출력 라인의 라인 로딩을 최소화할 수 있다. 따라서, 데이터의 천이 시간(transition time)을 줄일 수 있어 반도체 메모리 장치의 성능 개선에 기여할 수 있는 효과가 있다.In addition, by selectively connecting the global I / O lines shared per bank group corresponding to the activated bank it is possible to minimize the line loading of the global I / O lines. Therefore, the transition time of the data can be reduced, thereby contributing to the performance improvement of the semiconductor memory device.
도 1은 종래의 일예에 따른 반도체 메모리 장치에 포함된 슬레이브 칩의 내부 구성도이다.
도 2는 종래의 다른 예에 따른 반도체 메모리 장치에 포함된 슬레이브 칩의 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 개념적으로 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 슬레이브 칩의 내부 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 슬레이브 칩을 더욱 상세하게 설명하기 위한 내부 구성도이다.1 is a diagram illustrating an internal configuration of a slave chip included in a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram illustrating an internal configuration of a slave chip included in a semiconductor memory device according to another example.
3 is a side view conceptually illustrating a semiconductor memory device in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an internal configuration of the slave chip shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a diagram illustrating an internal configuration of the slave chip illustrated in FIG. 4 in more detail.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 제1 슬레이브 칩의 내부 구성도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4에 도시된 제1 슬레이브 칩을 더욱 자세하게 설명하기 위한 내부 구성도가 도시되어 있다.3 is a side view of a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram illustrating an internal configuration of the first slave chip illustrated in FIG. 3, and FIG. 5 is illustrated in FIG. 4. 1 is an internal configuration diagram illustrating the slave chip in more detail.
도 3을 참조하면, 반도체 메모리 장치(100)는 외부 장치(도면에 미도시)와 각종 신호, 전원, 데이터 등을 주고받기 위한 마스터 칩(110)과, 마스터 칩(110) 상부에 차례로 적층되며 마스터 칩(110)의 제어에 따라 데이터를 저장 및 제공하기 위한 제1 내지 제4 슬레이브 칩(120A, 120B, 120C, 120D)과, 제1 내지 제4 슬레이브 칩(120A, 120B, 120C, 120D) 각각을 수직으로 관통하며 마스터 칩(110)과 제1 내지 제4 슬레이브 칩(120A, 120B, 120C, 120D) 간에 데이터를 인터페이스하기 위한 복수의 제1 내지 제4 칩관통비아(130A, 130B, 130C, 130D)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the semiconductor memory device 100 is sequentially stacked on the
여기서, 마스터 칩(110)은 외부 장치와 데이터를 주고받기 위한 복수의 데이터 패드(도면에 미도시)를 구비한다. 이하에서는 16개의 데이터 패드가 구비되는 것을 예로 들어 설명하며, 제1 내지 제8 데이터 패드를 제1 패드 그룹(UDQ)이라 칭하고 제9 내지 제16 데이터 패드를 제2 패드 그룹(LDQ)이라 칭한다.Here, the
또한, 제1 내지 제4 슬레이브 칩(120A, 120B, 120C, 120D)은 마스터 칩(110)의 제어에 따라 데이터를 저장 및 제공할 수 있는 최소한의 구성만을 가진다. 여기서, 제1 내지 제4 슬레이브 칩(120A, 120B, 120C, 120D)이 모두 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 제1 슬레이브 칩(120A)만을 대표적으로 설명한다. 도 4를 참조하면, 제1 슬레이브 칩(120A)은 제1 패드 그룹(UDQ)을 통해 입출력되는 제1 데이터를 저장 및 제공하기 위한 제1 및 제2 하프 뱅크 그룹(BANK0 ~ BANK3)(BANK4 ~ BANK7)을 구비하는 제1 뱅크 그룹(121A, 123A)과, 제2 패드 그룹(LDQ)을 통해 입출력되는 제2 데이터를 저장 및 제공하기 위한 제3 및 제4 하프 뱅크 그룹(BANK0' ~ BANK3')(BANK4' ~ BANK7')을 구비하는 제2 뱅크 그룹(125A, 127A)과, 데이터 폭 옵션 신호(X8), 어드레스 신호(A14), 뱅크 어드레스 신호(BA2)에 응답하여 제1 내지 제4 하프 뱅크 그룹(BANK0 ~ BANK3)(BANK4 ~ BANK7)(BANK0' ~ BANK3')(BANK4' ~ BANK7') 중 어느 하나와 복수의 제1 칩관통비아(130A)를 전기적으로 접속하기 위한 데이터 경로 선택부(122A)와, 제1 및 제2 하프 뱅크 그룹(BANK0 ~ BANK7)과 복수의 제1 칩관통비아(130A)를 실제적으로 접속하기 위한 복수의 제1 글로벌 입출력 라인(GIO21)과, 제3 및 제4 하프 뱅크 그룹(BANK0' ~ BANK7')과 복수의 제1 칩관통비아(130A)를 실제적으로 접속하기 위한 복수의 제2 글로벌 입출력 라인(GIO22)을 포함한다.In addition, the first to
여기서, 데이터 경로 선택부(122A)는 도 5를 참조하여 더욱 자세하게 설명한다. 이때, 도 5에는 설명의 편의를 위하여 하나의 칩관통비아(130A) 및 하나의 제1 및 제2 글로벌 입출력 라인(GIO21, GIO22)에 대응하는 데이터 경로 선택부(122A)가 도시되어 있으나, 실제적으로는 각 뱅크의 용량(density) - 64M Bit임 - 에 대응하여 64개의 칩관통비아(130A) 및 64개의 제1 및 제2 글로벌 입출력 라인(GIO21, GIO22)에 대응하는 데이터 경로 선택부(122A)가 구비되어야 한다.Here, the data path selection unit 122A will be described in more detail with reference to FIG. 5. 5 illustrates a data path selector 122A corresponding to one chip through via 130A and one first and second global input / output lines GIO21 and GIO22 for convenience of description. For example, the data path selector 122A corresponding to 64 chip through
도 5를 참조하면, 데이터 경로 선택부(129A)는 데이터 폭 옵션 신호(X8), 어드레스 신호(A14), 뱅크 어드레스 신호(BA2)에 응답하여 제1 및 제3 하프 뱅크 그룹(121A, 125A) 중 어느 하나와 칩관통비아(130A)를 전기적으로 접속하기 위한 제1 다중화부(129A_1)와, 데이터 폭 옵션 신호(X8), 어드레스 신호(A14), 뱅크 어드레스 신호(BA2)에 응답하여 제2 및 제4 하프 뱅크 그룹(123A, 127A) 중 어느 하나와 칩관통비아(130A)를 전기적으로 접속하기 위한 제2 다중화부(129A_3)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the
제1 다중화부(129A_1)는 뱅크 어드레스(BA2)에 응답하여 제1 접속노드(CN1)와 칩관통비아(130A)를 선택적으로 접속하기 위한 제1 뱅크 경로 선택부(129A_11)와, 데이터 폭 옵션 신호(X8)와 어드레스 신호(A14)에 응답하여 제1 접속노드(CN1)와 제1 하프 뱅크 그룹(121A)을 선택적으로 접속하기 위한 제1 그룹 경로 선택부(129A_13)와, 데이터 폭 옵션 신호(X8)와 반전된 어드레스 신호 - 어드레스 신호(A14)의 반전된 신호임 - 에 응답하여 제1 접속노드(CN1)와 제3 하프 뱅크 그룹(125A)을 선택적으로 접속하기 위한 제2 그룹 경로 선택부(129A_15)를 포함한다.The first multiplexer 129A_1 includes a first bank path selector 129A_11 and a data width option for selectively connecting the first connection node CN1 and the chip through via 130A in response to the bank address BA2. A first group path selector 129A_13 and a data width option signal for selectively connecting the first connection node CN1 and the first
제2 다중화부(129A_3)은 뱅크 어드레스(BA2)에 응답하여 제2 접속노드(CN2)와 칩관통비아(130A)를 선택적으로 접속하기 위한 제2 뱅크 경로 선택부(129A_31)와, 데이터 폭 옵션 신호(X8)와 어드레스 신호(A14)에 응답하여 제2 접속노드(CN2)와 제2 하프 뱅크 그룹(123A)을 선택적으로 접속하기 위한 제3 그룹 경로 선택부(129A_31)와, 데이터 폭 옵션 신호(X8)와 반전된 어드레스 신호 - 어드레스 신호(A14)의 반전된 신호임 - 에 응답하여 제2 접속노드(CN2)와 제4 하프 뱅크 그룹(127A)을 선택적으로 접속하기 위한 제4 그룹 경로 선택부(129A_35)를 포함한다.The second multiplexer 129A_3 may include a second bank path selector 129A_31 and a data width option for selectively connecting the second connection node CN2 and the chip through via 130A in response to the bank address BA2. A third group path selector 129A_31 for selectively connecting the second connection node CN2 and the second
한편, 복수의 칩관통비아(130A)는 관통 실리콘 비아(Through Silicon Via : TSV)를 포함한다.Meanwhile, the plurality of chip through
이하, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치(100)의 구동 방법을 설명한다. 단, 본 발명의 실시예에서는 X8 모드 - 8개의 데이터 패드(제1 패드 그룹(UDQ) 또는 제2 패드 그룹(LDQ))를 통해 데이터를 입출력함 - 에 따른 쓰기 동작을 예로 들어 설명하며, 아울러 쓰기 동작 시 제1 슬레이브 칩(120A)만을 대표적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a driving method of the semiconductor memory device 100 according to the embodiment of the present invention having the above configuration will be described. However, in the embodiment of the present invention, a write operation according to the X8 mode-input / output data through eight data pads (first pad group UDQ or second pad group LDQ) is described as an example. Only the
마스터 칩에 구비된 제1 패드 그룹(UDQ; 도면에 미도시)을 통해 데이터가 입력되면, 마스터 칩은 복수의 칩관통비아(130A)를 통해 제1 슬레이브 칩(120A)으로 데이터를 전달한다.When data is input through the first pad group UDQ (not shown) provided in the master chip, the master chip transfers data to the
이때, 제1 슬레이브 칩(120A)은 제1 및 제2 다중화부(129A_1, 129A_3) 중 어느 하나만이 인에이블되며, 칩관통비아(130A)를 통해 전달된 데이터는 제1 다중화부(129A_1) 또는 제2 다중화부(129A_3)를 매개하여 제1 내지 제4 하프 뱅크 그룹(121A, 123A, 125A, 127A) 중 어느 하나로 전달된다. 다시 말해, X8 모드 시 칩관통비아(130A)와 접속되는 데이터 경로는 특정 어드레스 신호(A14)에 따라 어떤 뱅크 그룹(121A, 123A)(125A, 127A)과 접속될지 결정되고 뱅크 어드레스 신호(BA2)에 따라 어떤 하프 뱅크 그룹(121A, 123A, 125A, 127A)과 접속될지 결정된다. 예컨대, 제1 패드 그룹(UDQ)을 통해 데이터가 입력되고 제1 하프 뱅크 그룹(121A)에 속한 어느 하나의 뱅크(BANK0, BANK1, BANK2, BANK3)가 활성화된 경우에는 논리 로우 레벨의 뱅크 어드레스 신호(BA2)에 따라 제1 다중화부(129A_1)가 인에이블되며 논리 하이 레벨의 어드레스 신호(A14)에 따라 제1 다중화부(129A_1)를 통해 제1 글로벌 입출력 라인(GIO21)과 칩관통비아(130A)가 접속되면서 칩관통비아(130A)를 통해 전달된 데이터는 최종적으로 제1 하프 뱅크 그룹(121A)으로 전달된다. 이때, 제2 하프 뱅크 그룹(123A)에 접속된 제1 글로벌 입출력 라인(GIO21)은 디스에이블된 제2 다중화부(129A_3)에 의하여 전기적으로 분리된다.In this case, only one of the first and second multiplexers 129A_1 and 129A_3 is enabled in the
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 뱅크 그룹으로 전달되는 데이터를 하나의 칩관통비아를 통해 전달할 수 있어 칩관통비아의 개수를 줄일 수 있으면서도 데이터가 특정 하프 뱅크 그룹으로 전달될 때 다른 데이터 경로를 전기적으로 분리함으로써 글로벌 입출력 라인의 라인 로딩을 줄일 수 있는 이점이 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, data transmitted to different bank groups can be transmitted through one chip through via, so that the number of chip through vias can be reduced while other data is transferred to a specific half bank group. By electrically separating the paths, there is an advantage in reducing the line loading of the global I / O lines.
본 발명의 기술 사상은 상기 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 이상에서 설명한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경으로 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible with various substitutions, modifications, and changes within the scope of the technical idea of the present invention.
100 : 반도체 메모리 장치 110 : 마스터 칩
120A ~ 120D : 슬레이브 칩 121A 및 123A : 제1 뱅크 그룹
121A : 제1 하프 뱅크 그룹 123A : 제2 하프 뱅크 그룹
125A 및 127A : 제2 뱅크 그룹 125A : 제3 하프 뱅크 그룹
127A : 제 하프 뱅크 그룹 129A : 데이터 경로 선택부
129A_1 : 제1 다중화부 129A_11 : 제1 뱅크 경로 선택부
129A_13 : 제1 그룹 경로 선택부 129A_15 : 제2 그룹 경로 선택부
129A_3 : 제2 다중화부 129A_31 : 제2 뱅크 경로 선택부
129A_33 : 제3 그룹 경로 선택부 129A_35 : 제4 그룹 경로 선택부100: semiconductor memory device 110: master chip
120A ~ 120D:
121A: First
125A and 127A:
127A: First
129A_1: first multiplexer 129A_11: first bank path selector
129A_13: first group path selector 129A_15: second group path selector
129A_3: second multiplexer 129A_31: second bank path selector
129A_33: third group path selector 129A_35: fourth group path selector
Claims (9)
외부 장치에 전기적으로 접속되어 제1 데이터를 입출력하기 위한 제1 패드 그룹과, 상기 외부 장치에 전기적으로 접속되어 제2 데이터를 입출력하기 위한 제2 패드 그룹을 구비하는 상기 제1 반도체 칩; 및
상기 제1 반도체 칩에 전기적으로 접속되고 상기 제1 및 제2 데이터를 인터페이스하기 위한 적어도 하나의 칩관통비아가 수직으로 관통된 상기 제2 반도체 칩을 포함하며,
상기 제2 반도체 칩은,
상기 제1 데이터를 저장 및 제공하기 위한 적어도 하나의 제1 및 제2 뱅크를 구비하는 제1 뱅크 그룹;
상기 제1 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제1 입출력 라인;
상기 제2 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제2 입출력 라인;
상기 제2 데이터를 저장 및 제공하기 위한 적어도 하나의 제3 및 제4 뱅크를 구비하는 제2 뱅크 그룹;
상기 제3 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제3 입출력 라인;
상기 제4 뱅크와 상기 칩관통비아 사이에 접속된 제4 입출력 라인; 및
뱅크 어드레스 신호에 응답하여 상기 제1 및 제3 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제2 및 제4 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하거나 또는 상기 제2 및 제4 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제1 및 제3 입출력 라인과 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하고, 데이터 폭 옵션 신호와 어드레스 신호에 응답하여 상기 제1 및 제3 입출력 라인 중 어느 하나와 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제1 및 제3 입출력 라인 중 나머지와 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하거나 또는 상기 제2 및 제4 입출력 라인 중 어느 하나와 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제2 및 제4 입출력 라인 중 나머지와 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하기 위한 데이터 경로 선택부를 포함하는 반도체 메모리 장치.
A semiconductor memory device in which first and second semiconductor chips are stacked,
The first semiconductor chip having a first pad group electrically connected to an external device to input and output first data, and a second pad group electrically connected to the external device to input and output second data; And
The second semiconductor chip electrically connected to the first semiconductor chip and vertically penetrated with at least one chip through via for interfacing the first and second data,
The second semiconductor chip,
A first bank group having at least one first and second bank for storing and providing the first data;
A first input / output line connected between the first bank and the chip through via;
A second input / output line connected between the second bank and the chip through via;
A second bank group having at least one third and fourth banks for storing and providing the second data;
A third input / output line connected between the third bank and the chip through via;
A fourth input / output line connected between the fourth bank and the chip through via; And
The first and third input and output lines and the chip through via are electrically connected in response to a bank address signal, and the second and fourth input and output lines and the chip through via are electrically separated from each other or the second and fourth input and output vias are electrically connected. An electrical connection between a line and the chip through via, electrically disconnecting the first and third input / output lines and the chip through via, and either of the first and third input / output lines in response to a data width option signal and an address signal. Electrically connect one and the chip through via to electrically isolate the other of the first and third input / output lines from the chip through via, or electrically connect either one of the second and fourth input / output lines to the chip through via. And a data path selector for electrically separating the remaining of the second and fourth input and output lines and the chip through A semiconductor memory device comprising.
상기 데이터 경로 선택부는,
상기 데이터 폭 옵션 신호, 상기 어드레스 신호, 상기 뱅크 어드레스 신호에 응답하여 상기 제1 및 제3 입출력 라인 중 어느 하나와 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제1 및 제3 입출력 라인 중 나머지와 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하기 위한 제1 다중화부; 및
상기 데이터 폭 옵션 신호, 상기 어드레스 신호, 상기 뱅크 어드레스 신호에 응답하여 상기 제2 및 제4 입출력 라인 중 어느 하나와 상기 칩관통비아를 전기적으로 접속하고 상기 제2 및 제4 입출력 라인 중 나머지와 상기 칩관통비아를 전기적으로 분리하기 위한 제2 다중화부를 포함하는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 1,
The data path selection unit,
In response to the data width option signal, the address signal, and the bank address signal, one of the first and third input / output lines and the chip through via are electrically connected to each other, and the other of the first and third input / output lines and the A first multiplexing unit for electrically separating chip through vias; And
In response to the data width option signal, the address signal, and the bank address signal, one of the second and fourth input / output lines and the chip through via are electrically connected to each other, and the other of the second and fourth input / output lines and the And a second multiplexing unit for electrically separating chip through vias.
상기 제1 다중화부는,
상기 뱅크 어드레스에 응답하여 제1 접속노드와 상기 칩관통비아를 선택적으로 접속하기 위한 제1 뱅크 경로 선택부;
상기 데이터 폭 옵션 신호와 상기 어드레스 신호에 응답하여 상기 제1 접속노드와 상기 제1 입출력 라인을 선택적으로 접속하기 위한 제1 그룹 경로 선택부; 및
상기 데이터 폭 옵션 신호와 반전된 어드레스 신호 - 상기 어드레스 신호의 반전된 신호임 - 에 응답하여 상기 제1 접속노드와 상기 제3 입출력 라인을 선택적으로 접속하기 위한 제2 그룹 경로 선택부를 포함하는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 2,
The first multiplexer,
A first bank path selector for selectively connecting a first connection node and the chip through via in response to the bank address;
A first group path selector for selectively connecting the first connection node and the first input / output line in response to the data width option signal and the address signal; And
And a second group path selector for selectively connecting the first connection node and the third input / output line in response to the data width option signal and an inverted address signal, the inverted signal of the address signal. Device.
상기 제2 다중화부는,
상기 뱅크 어드레스에 응답하여 제2 접속노드와 상기 칩관통비아를 선택적으로 접속하기 위한 제2 뱅크 경로 선택부;
상기 데이터 폭 옵션 신호와 상기 어드레스 신호에 응답하여 상기 제2 접속노드와 상기 제2 입출력 라인을 선택적으로 접속하기 위한 제3 그룹 경로 선택부; 및
상기 데이터 폭 옵션 신호와 반전된 어드레스 신호 - 상기 어드레스 신호의 반전된 신호임 - 에 응답하여 상기 제2 접속노드와 상기 제4 입출력 라인을 선택적으로 접속하기 위한 제4 그룹 경로 선택부를 포함하는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 2,
The second multiplexer,
A second bank path selector for selectively connecting a second connection node and the chip through via in response to the bank address;
A third group path selector for selectively connecting the second connection node and the second input / output line in response to the data width option signal and the address signal; And
And a fourth group path selector for selectively connecting the second connection node and the fourth input / output line in response to the data width option signal and an inverted address signal, the inverted signal of the address signal. Device.
상기 제1 내지 제4 입출력 라인은 각각 글로벌 입출력 라인을 포함하는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 1,
And the first to fourth input / output lines each include a global input / output line.
상기 제1 내지 제4 입출력 라인은 각각 상기 제1 내지 제4 뱅크의 용량(density)에 대응하여 구비되는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 1,
The first to fourth input / output lines may be provided to correspond to the densities of the first to fourth banks, respectively.
상기 칩관통비아는 관통 실리콘 비아(Through Silicon Via : TSV)를 포함하는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 1,
The chip through via includes a through silicon via (TSV).
상기 데이터 폭 옵션 신호에 따라 특정 데이터 폭 옵션 모드 - 상기 제1 및 제2 패드 그룹 중 어느 하나만을 통해 데이터가 입출력됨 - 에 진입하는 단계;
상기 뱅크 어드레스 신호에 따라 상기 제1 및 제3 뱅크와 상기 칩관통비아가 전기적으로 접속되고 상기 제2 및 제4 뱅크와 상기 칩관통비아가 전기적으로 분리되고, 상기 어드레스 신호에 따라 상기 제1 및 제3 뱅크 중 어느 하나와 상기 칩관통비아가 전기적으로 접속되고 상기 제1 및 제3 뱅크 중 나머지와 상기 칩관통비아가 전기적으로 분리되는 단계; 및
상기 제1 및 제3 뱅크 중 어느 하나와 상기 칩관통비아 간에 데이터가 전송되는 단계
를 포함하는 반도체 메모리 장치의 구동 방법.
A method of driving a semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 7,
Entering a specific data width option mode in which data is inputted and outputted through only one of the first and second pad groups according to the data width option signal;
The first and third banks and the chip through via are electrically connected to each other according to the bank address signal, and the second and fourth banks and the chip through via are electrically separated from each other. Electrically connecting one of a third banks to the chip through vias and electrically separating the other of the first and third banks from the chip through vias; And
Transferring data between any one of the first and third banks and the chip through via
Method of driving a semiconductor memory device comprising a.
상기 뱅크 어드레스 신호에 따라 상기 제1 및 제3 뱅크와 상기 칩관통비아가 전기적으로 분리되고 상기 제2 및 제4 뱅크와 상기 칩관통비아가 전기적으로 접속되고, 상기 어드레스 신호에 따라 상기 제2 및 제4 뱅크 중 어느 하나와 상기 칩관통비아가 전기적으로 접속되고 상기 제2 및 제4 뱅크 중 나머지와 상기 칩관통비아가 전기적으로 분리되는 단계; 및
상기 제2 및 제4 뱅크 중 어느 하나와 상기 칩관통비아 간에 데이터가 전송되는 단계를 더 포함하는 반도체 메모리 장치의 구동 방법.The method of claim 8,
The first and third banks and the chip through via are electrically separated according to the bank address signal, and the second and fourth banks and the chip through via are electrically connected to each other. Any one of a fourth bank and the chip through via is electrically connected, and the other of the second and fourth banks is electrically separated from the chip through via; And
And transmitting data between any one of the second and fourth banks and the chip through via.
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